MPS-Beitrag zu ROSINA

analoge und digitale Elektronik für das RTOF-Massenspektrometer,
zwei Gaskalibrationssysteme für das RTOF- und das DFMS-Massenspektrometer

Kontakt

Dr. Urs Mall
ROSINA Co-Investigator
Telefon:+49 551 384 979-152
E-Mail:Mall@...

ROSINA-Team @ MPS

Dr. Urs Mall, Co-Investigator
Dr. Axel Korth, Co-Investigator
Klaus Heerlein, Technical Support
Alexander Loose, Technical Support

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ROSINA

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ROSINA - Rosetta Spectrometer for Ion and Neutral Analysis

ROSINA ist das Haupt-Massenspektrometer an Bord der Raumsonde Rosetta. Es besteht aus zwei Massenspektrometern zur Analyse von Neutralteilchen und Ionen. ROSINA soll die grundlegenden Eigenschaften wie etwa Zusammensetzung, Temperatur und Geschwindigkeit des Gases in der Atmosphäre und Ionosphäre des Kometen  67P/Churyumov-Gerasimenko bestimmen.

Nach dem Start von Rosetta am 2. März 2004 wurde ROSINA mehrfach vom European Space Operation Center (ESOC) in Darmstadt aus getestet. Das Instrument funktionierte einwandfrei. Nach Rosetta’s “Tiefschlafphase” wird es am 1. April 2014 wieder in Betrieb genommen.

Die Hardware für die Massenspektrometer von ROSINA wurde von einem Konsortium aus vier europäischen Ländern und den USA unter der Leitung des Physikalischen Instituts der Universität Bern zur Verfügung gestellt. Principal Investigator ist K. Altwegg.  

Wissenschaftliche Ziele

ROSINAs Hauptziel ist es, die elementare, isotopische und molekulare Zusammensetzung der Atmosphäre und Ionosphäre des Kometen zu bestimmen. Zudem interessieren sich die Wissenschaftler für die Temperatur und Geschwindigkeit des Gases sowie für die Wechselwirkung des Gases und der Ionen mit dem Staub, den der Komet emittiert.

Diese Erkenntnisse können wichtige Hinweise liefern, um Fragestellungen zum Ursprung von Kometen, der Beziehung von Kometen- und interstellarer Materie und zum Ursprung und der Entwicklung des Sonnensystems zu beantworten. 

Um diese anspruchsvollen Ziele zu erreichen, hat ROSINA einzigartige Fähigkeiten:

  • ROSINA kann Teilchen mit einer Masse von 1 amu bis mehr als 300 amu detektieren. Auf diese Weise lassen sich sowohl sehr leichte Atome wie etwa Wasserstoff, als auch schwere organische Moleküle bestimmen.
  • ROSINA bietet eine hohe Massenauflösung von mehr als 3000 m/Δm. Das Instrument kann beispielsweise zwischen CO und N2 oder zwischen 13C und 12CH unterscheiden.
  • ROSINA hat eine große dynamische Bandbreite von 1010.
  • ROSINA ist sehr empfindlich (mehr als 10-5 A/mbar). Auf diese Weise kann das Instrument mit hohen Konzentrationsunterschieden und  den starken Veränderungen im Ionen- und Gasfluss umgehen, die im Laufe der Reise des Kometen zur Sonne zu erwarten sind.

Das Instrument

ROSINA besteht aus zwei Massenspektrometern zur Bestimmung von Neutralteilchen und Ionen sowie einem Drucksensor:

  • Das doppelfokussierende Magnetmassenspektrometer (DFMS) kann Massen von 1 amu bis 150 amu bestimmen. Es hat eine Massenauflösung von 3000 bei 1% der Teilchenintensiät. Es ist auf eine hohe Massenauflösung und große dynamische Bandbreite optimiert.
  • Das Flugzeit-Massenspektrometer vom Reflektron-Typ (RTOF) detektiert Massen zwischen 1 amu und mehr als 300 amu und hat eine hohe Empfindlichkeit.
  • Die beiden Druckkmessgeräte (COPS) erlauben Druck- und Geschwindigkeitsmessungen des Kometengases.
 
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